基于虛擬儀器的超聲探傷儀器設(shè)計與信號處理.pdf

1、本論文的研究課題來源于國家自然科學基金項目：碳纖維智能層的多場耦合機理及其場域診斷(項目編號：10672128)。 目前國內(nèi)的超聲探傷儀器主要以大規(guī)模集成芯片電路為主，不僅設(shè)計復雜、成本高，而且儀器的功能和性能受到硬件的約束，針對這些缺點，本文基于數(shù)學、力學、計算機科學等學科的相關(guān)理論，從數(shù)學上推導了由超聲信號對結(jié)構(gòu)內(nèi)部進行反演的算法，在虛擬儀器與系統(tǒng)的開發(fā)理念下，在LABVIEW虛擬儀器設(shè)計平臺上自主開發(fā)了一套可實現(xiàn)混凝土CT

2、反演檢測等功能的超聲探傷儀器，設(shè)計主要包括具有同步觸發(fā)功能的超聲波發(fā)射、接收及聲信號處理模塊，實現(xiàn)了基于聲信號走時的嵌入式反演成像系統(tǒng)，并且編制了CT圖像的分形維數(shù)計算程序用以分析和評價檢測結(jié)果。具體研究內(nèi)容如下： 1.根據(jù)混凝土在聲學上各向異性的特點及超聲波換能器的工作原理，在比較了不同型號的換能器功能特性基礎(chǔ)上，選擇了適合檢測目的的超聲波換能器，設(shè)計了能保持協(xié)同工作的超聲波發(fā)射和超聲波信號接收調(diào)制模塊，使得用于反演成像的聲波

3、走時數(shù)據(jù)的精度得以保證。 2.設(shè)計了超聲信號處理模塊，主要研究了FIR數(shù)字濾波器的基本理論，依據(jù)窗函數(shù)法利用LABVIEW設(shè)計了可以選擇四種濾波器類型和5種函數(shù)窗的FIR濾波器，克服了由于噪聲干擾導致檢測中采集到的聲信號首波時間不明顯的缺點。 3.基于圖像分形維數(shù)反映的是圖像的不規(guī)則程度這一特征，綜合應用圖像處理技術(shù)和分形理論，設(shè)計了CT圖像分形維數(shù)的計算程序，并通過混凝土試樣的實驗檢測數(shù)據(jù)分析了不同的混凝土結(jié)構(gòu)缺陷與其